«Наши результаты обеспечивают лучшее понимание, как произведенные воздействием магмы развивают и позволяют нам внутренним структурам планет образцового Земного типа. Столкновения при этих экстремальных температурах и давлениях создали нашу собственную Землю и, возможно, также сформировали мантии других Супер Земных планет, например КОРО-7б и Кеплер-10б», сказал Тосимори Секине, доктор философии, первый автор научно-исследовательской работы и профессор в Университете Хиросимы.Эти сильные столкновения вызывают химические реакции в гигантских скалах и знающий, какие типы реакций происходят, при каких условиях дает исследователям лучшее понимание развития планет слишком далеко для спутников, чтобы исследовать. Многие скалы включают forsterite, представительный минерал, который составляет большую часть вопроса в космосе.
Forsterite, известный ученым как Mg2SiO4, является комбинацией Магния, Силикона и Кислорода и является самым богатым элементом мантии Земли, слоя между поверхностной коркой и литым ядром.Исследовательская группа геофизиков и инженеров успешно измерила таяние forsterite.
Однако репликация интенсивных столкновений, которые могут превратить полезные ископаемые в магму в земных экспериментах, была проблемой.«Лазерный метод шока сначала использовался в 1990-х, но результаты не были точны. Недавние технические достижения позволяют нам измерить точно потрясенные лазером государства», сказал Секайн.
Лазерный метод шока использует мощный лазер, чтобы осветить цель, которая была блоком forsterite в экспериментах командой Секайна. Энергия озарения вызывает резкое расширение молекул цели, и инерция этого расширения производит ударную волну.
Энергия от ударной волны может создать тепло и свет, который тает и размышляет прочь forsterite.Предыдущие исследования без лазерного метода шока только измерили свойства forsterite при давлениях шока ниже 200 Giga Pascals (с.б.б.). Новые эксперименты подвергают forsterite кристаллы давлениям приблизительно между 250 и 970 Гпа. Для сравнения давление в центре Земли, как оценивается, составляет 360 Гпа.
Исследователи измерили давление, температуру, плотность и отражательную способность потрясенного лазером forsterite. Эти параметры не увеличились по постоянному уровню как давление, постоянно увеличиваемое, показав, что и производство энергии и энергия, абсорбирующие реакции происходят в потрясенном forsterite, тают при давлениях между 250 Гпа и 344 Гпа.Более раннее исследование соединило окись магния, одни из полезных ископаемых, которые сформированы из forsterite к реакциям, необходимым для планеты, чтобы развивать магнитное поле, которое сохраняется в течение долгого геологического времени, такого как магнитное поле Земли.
С этими новыми деталями тающего поведения forsterite исследователи могут быть в состоянии предсказать, как полезные ископаемые распадаются на различные слои магмы и какие полезные ископаемые могут быть достаточно близкими, чтобы реагировать.«Наши результаты могут поддержать возможность, что сильные, крупномасштабные столкновения между космическими телами, содержащими достаточно forsterite и перемещающимися быстрее, чем приблизительно 13 километров в секунду (8,1 миль в секунду), могли привести к химическому иерархическому представлению в каминных досках крупных земных планет.
Таяние forsterite, возможно, произвело достаточно высокую концентрацию окиси магния в ядре ранней Земли, чтобы привести магнитное поле в действие вокруг планеты», сказал Секайн.